Pourquoi et comment réaliser l’essai Lefranc ?

L’eau est souvent le facteur déclenchant des désordres dans les fondations existantes : tassements différentiels, décompression des sols fins, perte de portance ou remontées capillaires. Dans ce contexte, connaître la perméabilité réelle du terrain en place devient une donnée structurante pour toute analyse géotechnique sérieuse.
L’essai Lefranc s’impose alors comme un outil de terrain précis, capable de qualifier les échanges hydrauliques entre le sol et la nappe, là où les hypothèses théoriques montrent rapidement leurs limites.

Pourquoi réaliser l’essai Lefranc ?

L’essai Lefranc est un essai de perméabilité in situ, réalisé en forage, qui vise à déterminer la capacité d’un sol à laisser circuler l’eau sous charge hydraulique. Contrairement aux essais de laboratoire, il permet de travailler dans des conditions proches de l’état naturel du terrain, en intégrant sa structure, sa fissuration éventuelle et son degré de saturation réel.

Cet essai est principalement utilisé pour mesurer la perméabilité horizontale, paramètre clé dans de nombreux contextes géotechniques : sols alluvionnaires, remblais hétérogènes, formations sableuses, limono-sableuses ou terrains fracturés. Les valeurs de perméabilité obtenues s’échelonnent généralement entre 10⁻² et 10⁻⁷ m/s, couvrant un large spectre de comportements hydrauliques, depuis les sols très perméables jusqu’aux terrains quasi imperméables.

Dans le cadre du bâti existant, ces données prennent une importance particulière. Une perméabilité mal appréciée peut conduire à des erreurs de conception ou de diagnostic, notamment lors de :

• la gestion des eaux souterraines au droit des fondations ;
• l’analyse de désordres liés à l’humidité (remontées capillaires, infiltrations latérales, affouillements internes) ;
• l’évaluation du risque de décompression hydraulique sous ouvrages enterrés.

Ainsi, l’essai Lefranc permet de :

• anticiper les chemins préférentiels de circulation de l’eau ;
• dimensionner de manière fiable les dispositifs de drainage ou de rabattement de nappe ;
• limiter les risques de dégradation progressive des sols porteurs.

Dans certains contextes, notamment en zones sensibles ou polluées, il contribue également à l’analyse des risques de transfert de contaminants vers les nappes phréatiques, renforçant son intérêt dans les études environnementales et réglementaires.

Comment se déroule un essai Lefranc ?

La réalisation d’un essai Lefranc repose sur une méthodologie rigoureuse. Chaque étape conditionne la fiabilité des résultats et, par conséquent, la pertinence des décisions techniques qui en découlent.

1. Installation du piézomètre

L’essai débute par la mise en place d’un piézomètre ou d’un tube crépiné dans un forage préalablement exécuté. Le choix du diamètre, de la longueur crépinée et de la position de l’ouvrage est déterminant pour cibler l’horizon à caractériser.

Avant toute mesure, une analyse des conditions hydrogéologiques locales est indispensable : profondeur de la nappe, stratigraphie, présence éventuelle de niveaux semi-perméables. Le forage est ensuite nettoyé et stabilisé afin d’éviter toute perturbation artificielle du sol. Enfin, la zone est sécurisée pour garantir le bon déroulement de l’essai.

2. Choix du plan d’eau

Une fois le piézomètre en place, le plan d’eau de référence est défini. Il correspond au niveau hydraulique à partir duquel les mesures seront effectuées, généralement situé entre la nappe naturelle et le fond du forage.

Ce choix n’est jamais arbitraire. Il doit permettre de reproduire des conditions d’écoulement représentatives du terrain, sans provoquer de déstabilisation locale ni de colmatage. Un plan d’eau mal positionné peut fausser les résultats et conduire à une estimation erronée de la perméabilité.

3. Réalisation de l’essai

L’essai consiste à injecter de l’eau à débit contrôlé dans le forage à l’aide d’une pompe, tout en observant la réponse hydraulique du sol. La montée du niveau d’eau est suivie avec précision, jusqu’à atteindre un régime quasi stable.

Les mesures portent principalement sur :

• le débit injecté ;
• la variation de charge hydraulique dans le temps ;
• la stabilité des niveaux observés.

Selon la nature du sol, l’essai peut durer de quelques dizaines de minutes à plusieurs heures. Dans les terrains peu perméables, des phases longues sont souvent nécessaires pour obtenir des résultats exploitables.

4. Calcul du coefficient de perméabilité

Les données recueillies sont ensuite exploitées à l’aide de la relation classique de Lefranc :

Q (t) = m kL h (t) B

• Q (t) représente le débit injecté à un instant donné.
• m est un facteur de forme, qui dépend de la géométrie de la cavité et de sa position par rapport aux limites de l’aquifère.
• kL est la perméabilité Lefranc recherchée, qui permet d’évaluer la capacité du sol à laisser passer l’eau.
• h (t) est la variation de la charge hydraulique à un instant donné.
• B est le diamètre de la cavité dans laquelle l’eau est injectée.

Le calcul aboutit à une valeur de perméabilité directement exploitable pour le dimensionnement des fondations, la conception des ouvrages de drainage ou l’analyse des mécanismes hydrauliques à l’origine de désordres existants.

Conclusion

L’essai Lefranc constitue un outil de diagnostic géotechnique de premier plan, en particulier lorsqu’il s’agit d’analyser l’influence de l’eau sur le comportement des sols et des fondations existantes. En fournissant une mesure fiable de la perméabilité in situ, il permet d’objectiver des phénomènes souvent complexes et d’orienter des solutions techniques adaptées.

Dans le cadre d’un diagnostic G5, d’une expertise après sinistre ou d’une pathologie liée à l’humidité, il participe pleinement à la sécurisation des ouvrages et à la durabilité des interventions. Bien conduit et correctement interprété, l’essai Lefranc reste un levier essentiel pour comprendre, prévenir et traiter les désordres liés à l’eau dans le bâti existant.